弥散强化铜冷加工、退火行为研究及点焊电极镦挤成形数值模拟

摘要

本文采用机械合金化方法制备了Cu-4vol％WC材料，研究了不同冷轧变形量及退火工艺对材料致密度、力学性能、导电性和显微组织的影响。结果表明，冷轧变形可提高材料的致密度、强度和电导率；冷变形会降低WC弥散铜材料的软化温度；材料的退火行为在500℃下以再结晶晶粒长大为主，在600℃及其以上温度以再结晶晶粒形核为主。 此外，利用 TEM 观测了内氧化方法制备的 Cu-0.15vol％Al<,2>O<,3>材料经不同退火工艺处理后的显微组织变化情况，分析了弥散相粒子对材料退火过程中组织变化的影响，探讨了该材料再结晶形核长大的主要机制。观察发现，Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金在退火过程中亚晶形成、长大缓慢；再结晶过程中存在着亚晶合并、亚晶长大和晶界弓出长大三种再结晶形核机制，以前两者为主；晶内细小的Al<,2>O<,3>弥散相粒子可以有效阻碍小角度亚晶界的迁移，抑制了合金的回复和再结晶形核过程；晶界处偏聚的Al<,2>O<,3>粒子则同样钉扎了晶界的迁移，抑制了再结晶晶粒的长大。 依据热模拟实验获得的不同工艺制备的Cu-4vol％WC材料的真应力一应变曲线，利用Deform-2D有限元软件模拟了不同温度及摩擦条件下的弥散强化铜点焊电极一次镦挤成形，研究其镦挤过程中的金属流动和应力、应变分布变化规律，分析了其影响因素的具体作用，进而提出了制定合理镦挤工艺的一些必要条件，认为镦挤的最佳的温度和速度是要能够保证材料在加工变形过程中处于或接近动态回复状态；上、下模(尤其是上模)与工件之间应保持良好的润滑。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1. 引言

1.2弥散强化铜的研究概况

1.2.1金属强化方式

1.2.2弥散强化机理

1.2.3弥散强化铜的制备

1.2.4弥散强化铜性能的影响因素

1.3金属塑性成形研究

1.3.1动态回复和动态再结晶行为

1.3.2金属塑性成形物理模拟研究

1.3.3金属塑性成形数值模拟研究

1.4课题研究内容及意义

第二章实验材料及方法

2.1 Cu-4vol％WC试样制备及实验方法

2.1.1制备流程及工艺参数

2.1.2冷轧及退火

2.1.3室温性能测试

2.1.4金相观察及SEM观察

2.1.5热模拟实验

2.2 Cu-0.15vol％Al2O3的实验过程

2.2.1取样及高温退火

2.2.2双喷减薄及TEM观察

第三章冷轧及退火对WC弥散铜组织和性能的影响

3.1实验结果

3.1.1冷轧对电导率和密度的影响

3.1.2冷轧及退火对力学性能的影响

3.1.3轧制及退火对材料微观组织的影响

3.2分析与讨论

3.3本章小结

第四章Al2O3弥散强化铜退火组织的研究

4.1弥散强化铜的TEM显微组织

4.1.1变形态弥散强化铜合金的显微组织

4.1.2弥散强化铜合金退火组织

4.2弥散强化铜退火再结晶行为

4.2.1影响再结晶的因素

4.2.2再结晶形核长大机制

4.3本章小结

第五章弥散铜点焊电极一次镦挤成形的数值模拟

5.1有限元分析软件Deform概述

5.2镦挤数值模拟的计算条件

5.2.1材料的流变应力曲线及分析

5.2.2有限元模型及相关参数

5.3模拟结果与分析

5.3.1镦挤过程分析

5.3.2 1号材料的模拟结果分析

5.3.3 2号材料的模拟结果分析

5.4 本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

公开发表论文情况